一種電阻絲網(wǎng)反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體燃料熱解、氣化和燃燒等熱工控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電阻絲網(wǎng)反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)，用于在二次反應(yīng)最小化條件下實現(xiàn)可變速率升溫或恒溫加熱。
【背景技術(shù)】
[0002]實驗室用于固體燃料熱解、氣化和燃燒等科學(xué)研究的反應(yīng)裝置有很多種，比如管式爐、流化床、反應(yīng)釜等。這些裝置一般采用電加熱，固體燃料在這些設(shè)備中被加熱的方式都是間接加熱，即電流通過電熱元件后使電熱元件產(chǎn)生熱量，產(chǎn)生熱量的電熱元件作為熱源再加熱反應(yīng)腔，實驗用的固體燃料樣品在反應(yīng)腔內(nèi)部最后被加熱、反應(yīng)。
[0003]以上設(shè)備在加熱樣品方面由于反應(yīng)區(qū)熱慣性較大，普遍存在控溫精度不高的問題。有些精密的溫度控制系統(tǒng)和裝置，用在實驗室中，又存在設(shè)備昂貴、控制復(fù)雜的問題。因此，需要開發(fā)出一種適用于實驗室的價格低廉、控制簡單的溫控系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種電阻絲網(wǎng)反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)，其目的在于，提供一種由雙向可控硅、可控硅觸發(fā)器、溫度傳感器、熱電偶輸入模塊、模擬電壓輸出模塊、模擬電壓輸入模塊以及控制器連接而成的溫度控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對可燃固定燃料的精確可變速率升溫或恒溫加熱。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種電阻絲網(wǎng)反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)，其包括加持在電阻絲網(wǎng)兩端的電極，其特征在于，還包括第一變壓器、雙向可控硅、可控硅觸發(fā)器、溫度傳感器、熱電偶輸入模塊、模擬電壓輸出模塊、模擬電壓輸入模塊以及控制器，其中，
[0006]所述雙向可控硅設(shè)置在外界電壓和所述電極之間，用于控制所述電極電壓的通斷；
[0007]所述可控硅觸發(fā)器設(shè)置在模擬電壓輸出模塊的輸出端和所述雙向可控硅的控制端之間，用于控制所述雙向可控硅的通斷；
[0008]所述模擬電壓輸出模塊的輸入端連接所述控制器，該模擬電壓輸出模塊的輸出電壓作為可控硅觸發(fā)器的控制信號；
[0009]所述溫度傳感器一端設(shè)置在所述電阻絲網(wǎng)處，該溫度傳感器另一端連接所述熱電偶輸入模塊的輸入端，所述熱電偶輸入模塊的輸出端連接所述控制器；
[0010]所述模擬電壓輸入模塊的輸入端通過所述第一變壓器連接外界電壓，所述模擬電壓輸入模塊的輸出端連接所述控制器，該模擬電壓輸入模塊用于采集外界電壓過設(shè)定值的時間。
[0011]以上發(fā)明構(gòu)思中，控制器接收熱電偶輸入模塊和模擬電壓輸入模塊采集到的信號，并對該信號進行實時運算分析，結(jié)合模擬電壓輸入模塊采集的電壓過設(shè)定值的時間(譬如，模擬電壓輸入模塊采集的外界電壓過O點的時間)，然后得出一個實時的電壓信號，該電壓信號輸出至模擬電壓輸出模塊，通過模擬電壓輸出模塊輸出至可控硅觸發(fā)器，作為可控硅觸發(fā)器的控制信號以控制可控硅觸發(fā)器的觸發(fā)時間，進而控制雙向可控硅的通斷時間，從而控制電極兩端電壓的通斷，從而能控制電極兩端加熱功率的大小，以進行電阻絲網(wǎng)反應(yīng)區(qū)的溫度控制和調(diào)節(jié)。
[0012]進一步的，還包括載氣吹掃出口，該載氣吹掃出口設(shè)置所述電阻絲網(wǎng)下方，用于持續(xù)自下而上向所述電阻絲網(wǎng)吹掃冷卻氣體。實際工程實踐中，將固體燃料樣品直接置于電阻絲網(wǎng)上加熱，再輔以冷卻氣體的散熱，進一步結(jié)合溫度控制系統(tǒng)控制電極的加熱量，就可以實現(xiàn)精確控溫。
[0013]進一步的，還包括第二變壓器，所述第二變壓器輸入端連接所述雙向可控硅的輸出端，所述第二變壓器輸出端連接所述電極，該第二變壓器用于調(diào)節(jié)加載至所述電極兩端的電壓。
[0014]進一步的，還包括上位機，該上位機連接所述控制器，用于輸入控制指令、接受并顯示來自控制器的溫度和電壓信號。
[0015]進一步的，所述電阻絲網(wǎng)為不銹鋼金屬網(wǎng)，優(yōu)選為金屬鉬網(wǎng)。
[0016]進一步的，還包括機箱，所述機箱具有用于信號傳遞的線路，所述控制器、所述熱電偶輸入模塊、所述模擬電壓輸出模塊以及所述模擬電壓輸入模塊均連接至所述機箱，所述熱電偶輸入模塊、所述模擬電壓輸出模塊以及所述模擬電壓輸入模塊分別通過所述機箱的線路與所述控制器間進行信息傳遞。
[0017]總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0018]1、采用與電阻絲網(wǎng)反應(yīng)區(qū)直接物理接觸的溫度傳感器采集電阻絲網(wǎng)反應(yīng)區(qū)的溫度，采用模擬電壓輸入模塊采集外接電壓過設(shè)定值時間，綜合電阻絲網(wǎng)的實時溫度和電壓設(shè)定值的時間獲得雙向可控硅的開關(guān)時間，通過模擬電壓輸出模塊控制雙向可控硅的開關(guān)時間，進而控制電極加載功率的大小，整體組成一套閉環(huán)反饋溫度控制系統(tǒng)，可以精確控制反應(yīng)溫度和升溫速率，控溫精度提高到±5°C，升溫速率跨度可增加為0.10C /s?2500°C /
So
[0019]2、采用載氣直接垂直吹掃電阻絲網(wǎng)反應(yīng)區(qū)，降溫及時。
[0020]3、本發(fā)明所述的電阻絲網(wǎng)反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)，采用熱慣性小的不銹鋼金屬絲網(wǎng)作為電阻絲網(wǎng)，其升溫迅速。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明實施例中所述的電阻絲網(wǎng)反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中:
[0023]1-冷凝器2-電阻絲網(wǎng)3-電極
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0025]圖1是本發(fā)明實施例中所述的電阻絲網(wǎng)反應(yīng)器溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知，其包括電阻絲網(wǎng)、電極、第一變壓器、雙向可控硅、可控硅觸發(fā)器、溫度傳感器、熱電偶輸入模塊、模擬電壓輸出模塊、模擬電壓輸入模塊、控制器、機箱、第一變壓器以及PC (PC即為上位機)。
[0026]其中，電阻絲網(wǎng)通電后作為加熱元件加熱而能給電阻絲網(wǎng)反應(yīng)區(qū)提供熱量。實際工程實踐中，電阻絲網(wǎng)兩端分別由兩塊銅塊夾持通電，加熱電源采用交流電源。載氣吹掃出口設(shè)置在所述電阻絲網(wǎng)下方(圖中沒有畫出)，用于持續(xù)自下而上向所述電阻絲網(wǎng)反應(yīng)區(qū)吹掃冷卻氣體?？筛鶕?jù)實驗氣氛，選擇合適載氣以一定速率垂直吹掃電阻絲網(wǎng)反應(yīng)區(qū)，使得反應(yīng)區(qū)的溫度能夠迅速降低。電阻絲網(wǎng)上方可安置產(chǎn)物收集裝置如冷凝器I等。本發(fā)明實施例中，電阻絲網(wǎng)整體為一塊，可折疊成兩層，電阻絲網(wǎng)整體的面積譬如為72mm*75mm的不銹鋼金屬絲網(wǎng)2，不銹鋼金屬絲網(wǎng)材質(zhì)可選用304不銹鋼和316不銹鋼，孔徑需滿足250目到325目范圍。
[0027]交流市電經(jīng)雙向可控硅調(diào)波和第二變壓器變壓后加載到電阻絲網(wǎng)反應(yīng)器兩端的電極上。雙向可控硅型號譬如可選用MTC 160A 1600V以上規(guī)格，第二變壓器輸入端電壓為220V交流市電，輸出端電壓為30V交流電，第二變壓器功率譬如可為5000W及以上。
[0028]上位機譬如PC(personel computer)和下位機譬如cR1嵌入式控制系統(tǒng)是溫度控制的重要組成部件。cR1嵌入式控制系統(tǒng)包括控制器、機箱、模擬電壓輸入模塊、模擬電壓輸出模塊、熱電偶輸入模塊，其中控制器為CR10-9022型號，機箱